(57)【要約】【課題】基板を良好に洗浄しながらも、洗浄処理の処理効率を向上させることができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。【解決手段】前処理ユニット１においてその表面に前処理液による液膜が形成された基板Ｗは、基板搬送ロボット３００により前処理ユニット１から該前処理ユニット１とは分離して設けられた凍結処理ユニット２に搬送される。凍結処理ユニット２では、基板Ｗは処理室２１内の処理空間に収容され、処理空間の温度が前処理液の凝固点よりも低い温度に低下されることで液膜が凍結される。続いて、凍結処理された基板Ｗは凍結処理ユニット２から該凍結処理ユニット２とは分離して設けられた後処理ユニット３に搬送される。後処理ユニット３では、凍結膜に洗浄液が供給されることで該凍結膜とともに、凍結処理により基板Ｗに対する付着力が低減された汚染物質が容易に除去される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を洗浄処理する基板処理装置において、
基板に前処理液を供給して前記基板の被処理面に前処理液の液膜を形成する前処理ユニットと、
内部に前記基板を収容可能な処理空間が形成された処理室を有し、前記処理空間の温度を前記前処理液の凝固点よりも低い温度に低下させることによって前記基板の被処理面に形成された液膜を凍結させる凍結処理ユニットと、
凍結後の液膜に後処理液を供給して該液膜を前記基板の被処理面から除去する後処理ユニットと、
装置内で相互に分離配置された前記３つの処理ユニットのうち前記前処理ユニットと前記凍結処理ユニットの間および前記凍結処理ユニットと前記後処理ユニットの間で基板を装置内で搬送する搬送手段と
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記前処理ユニットは、前記前処理液を貯留した第１処理槽と、前記第１処理槽に貯留された前記前処理液に複数の基板を一括して浸漬させた後に該複数基板を前記前処理液から引上げる浸漬引上げ手段とを有する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記前処理ユニットは、複数の基板の被処理面に向けて前記前処理液をシャワー状に噴出させる第１シャワーノズルを有する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記後処理ユニットは、複数の基板の被処理面に向けて前記後処理液をシャワー状に噴出させる第２シャワーノズルを有する請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記後処理ユニットは、複数の基板を互いに離間させながら保持する基板保持手段と、前記基板保持手段を回転させる回転手段とをさらに有する請求項４記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記後処理ユニットは、前記後処理液を貯留した第２処理槽と、前記後処理液を前記第２処理槽に導入する後処理液導入手段と、前記第２処理槽に貯留された前記後処理液に複数の基板を一括して浸漬させる浸漬手段と、前記第２処理槽に貯留された前記後処理液中に気泡を発生させる気泡発生手段とを有し、前記後処理液に浸漬された前記複数の基板の被処理面に向けて前記気泡発生手段により発生させた気泡を供給する請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記気泡発生手段は、前記第２処理槽に貯留された前記後処理液にガスを供給することで該ガスを前記後処理液中でバブリングさせるガス供給部を有する請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記気泡発生手段は、前記後処理液導入手段から前記第２処理槽に導入される後処理液にガスを過飽和に溶解させるガス溶解部を有する請求項６記載の基板処理装置。
【請求項９】
基板を洗浄処理する基板処理方法において、
前処理ユニットにおいて基板の被処理面に前処理液を塗布して前処理液による液膜を形成する液膜形成工程と、
前記前処理液の液膜が形成された基板を、前記前処理ユニットから分離して設けられるとともに、内部に前記基板を収容可能な処理空間が形成された処理室を有する凍結処理ユニットに搬送する第１搬送工程と、
前記凍結処理ユニットにおいて前記処理空間の温度を前記前処理液の凝固点よりも低い温度に低下させることによって液膜を凍結させる凍結工程と、
前記凍結処理ユニットにより液膜が凍結された基板を、前記凍結処理ユニットから分離して設けられた後処理ユニットに搬送する第２搬送工程と、
前記後処理ユニットにおいて前記基板の被処理面に後処理液を供給して前記凍結後の液膜を除去する膜除去工程と
を備えたことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１０】
前記液膜形成工程は、複数の基板に対して前処理液を同時に供給して前記複数基板の各々の被処理面に液膜を一括して形成し、
前記膜除去工程は、複数の基板に対して後処理液を同時に供給して前記複数基板の各々の被処理面から前記凍結後の液膜を除去する請求項９記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記第１搬送工程は、前記基板の被処理面に形成された液膜が乾燥しないうちに、前記基板を前記前処理ユニットから前記凍結処理ユニットへ搬送する請求項９または１０記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記第２搬送工程は、凍結後の液膜が融解しないうちに、前記基板を前記凍結処理ユニットから前記後処理ユニットへ搬送する請求項９ないし１１のいずれかに記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板（以下、単に「基板」という）を洗浄処理する基板処理装置および基板処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置に代表されるデバイスの微細化、高機能化、高精度化にともなって基板表面に形成されたパターンを倒壊させずに、基板表面に付着した異物、パーティクル等の微小な汚染物質を除去することが益々困難になっている。そこで、このような課題に対応すべく、次のような洗浄処理方法が提案されている。先ず、基板に液体を塗布して基板上に液膜を形成する。続いて、基板上の液膜を凍結させることにより、基板に付着した汚染物質を基板から脱離させることが行われる。そして、最後に凍結した液膜（凍結膜）を基板から除去することによって、基板からの汚染物質の除去を容易にしている（特許文献１〜５参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３１６７３号公報
【特許文献２】特表平３−５０３９７５号公報
【特許文献３】特開平３−２６１１４２号公報
【特許文献４】米国特許第６７８３５９９号明細書
【特許文献５】特開昭６２−１６９４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した洗浄処理（液膜形成工程＋凍結工程＋膜除去工程）の実行においては、処理室（処理チャンバー）内に基板を配置した後、前処理として基板に液体を供給して基板表面に液膜を形成している。そして、基板に向けて冷却用ガスを送り込むなどして液膜を凍結させている。また、凍結させた液膜（凍結膜）を基板から除去するために、同一の処理室内で基板に対して、後処理として温水等の液体を供給するなどして凍結膜を解凍除去している。
【０００５】
しかしながら、上記のように同一の処理室内で洗浄処理を実行した場合には、次のような問題が生じることがあった。すなわち、液膜を凍結処理させる際には、基板だけでなく基板が配置される空間（処理空間）についても冷却されてしまい、基板だけでなく処理空間も冷熱を蓄積している。そのため、凍結膜を解凍して基板から除去するために、基板の温度のみならず、処理空間の温度についても上昇させる必要があった。特に、複数の基板を処理室に収容する際には、処理室の内部に形成された処理空間の体積も大きくなる。また、処理空間の温度を液膜を構成する液体の凝固点よりも低い温度に低下させることで凍結処理が実行される場合が多く、処理空間に蓄積される冷熱の蓄積量も大きくなっている。このため、凍結膜の解凍を進める上で、処理空間の温度を上昇させるために多大な熱エネルギーおよび時間を要していた。
【０００６】
また、製造プロセスにおいては一連の洗浄処理を連続的に実行する必要があるが、この場合には凍結処理と解凍処理とが繰り返して実行されることとなる。このとき、同一の処理室内で凍結処理と解凍処理を繰り返して実行すると、処理空間において該処理空間の温度を液膜を凍結させるまでに下降させたり、凍結膜を解凍させるまでに上昇させたりといった熱サイクルを生じさせる結果となる。このため、熱エネルギー効率が悪いばかりか、処理空間の温度をそれぞれ凍結処理および解凍処理に適した温度に安定させることが困難となっていた。しかも、このような問題は、特に処理室に複数の基板を収容する場合など処理空間の体積が大きくなる程、顕著となっており、洗浄処理の処理効率を向上させる上で大きな障害となっていた。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板を良好に洗浄しながらも、洗浄処理の処理効率を向上させることができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、基板を洗浄処理する基板処理装置であって、上記目的を達成するため、基板に前処理液を供給して基板の被処理面に前処理液の液膜を形成する前処理ユニットと、  内部に基板を収容可能な処理空間が形成された処理室を有し、処理空間の温度を前処理液の凝固点よりも低い温度に低下させることによって基板の被処理面に形成された液膜を凍結させる凍結処理ユニットと、凍結後の液膜に後処理液を供給して該液膜を基板の被処理面から除去する後処理ユニットと、装置内で相互に分離配置された３つの処理ユニットのうち前処理ユニットと凍結処理ユニットの間および凍結処理ユニットと後処理ユニットの間で基板を装置内で搬送する搬送手段とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
このように構成された発明では、前処理ユニットと凍結処理ユニットと後処理ユニットとが装置内に分離されて設けられており、前処理ユニットと凍結処理ユニットの間および凍結処理ユニットと後処理ユニットの間で基板が装置内で搬送されることにより洗浄処理が実行される。すなわち、前処理ユニットにおいて基板の被処理面に前処理液による液膜が形成された後、搬送手段により凍結処理ユニットに搬送される。凍結処理ユニットでは、液膜が凍結された後、搬送手段により後処理ユニットに搬送される。そして、最後に後処理ユニットにおいて後処理液が凍結後の液膜に供給されることで該液膜とともに基板に付着するパーティクル等の汚染物質が効果的に除去される。このように、基板の凍結処理を実行することで基板の被処理面に付着する汚染物質の付着力が弱められ、後処理液を凍結後の液膜に供給することで容易に汚染物質が被処理面から除去され、基板を良好に洗浄することができる。
【００１０】
また、凍結処理ユニットは凍結処理を専門に実行することができ、前処理ユニットと後処理ユニットとに冷熱が蓄えられることがない。したがって、後処理ユニットにおいて凍結後の液膜を基板から除去する際にも、必要以上に熱を付与する必要がなく、エネルギー効率を改善できるとともに後処理（凍結後の液膜除去処理）に要する処理時間を短縮することができる。
【００１１】
また、凍結処理ユニットでは、内部に処理空間が形成された処理室に基板を収容して処理空間の温度を前処理液の凝固点よりも低い温度に低下させることによって液膜を凍結させている。このため、処理室に複数の基板を収容することによって該複数基板を一括して凍結処理させることも可能となる。しかも、このように複数の基板を収容することによって処理空間の体積（処理室の容積）が大きくなった場合でも、凍結処理ユニットは凍結処理を専門に実行すればよいことから、処理空間の温度を昇降（熱あるいは冷熱を付与）させる必要がない。したがって、熱エネルギー効率の改善および凍結処理に要する処理時間の短縮を図りながら、洗浄処理の処理効率を向上させることができる。
【００１２】
また、製造プロセスにおいて、前処理（液膜形成処理）、凍結処理および後処理（膜除去処理）の一連の洗浄処理を繰り返して実行する際にも、各処理ユニットごとに適した温度で処理を実行すればよいことから、同一の処理室内で洗浄処理を実行していた従来技術のように、処理空間において熱サイクルが生じることもない。したがって、従来技術に比べて各処理ごとの処理時間を大幅に短縮できるとともに、エネルギー効率を改善することができる。しかも、各処理ユニットは、各処理ユニットごとに設定された所定の温度で処理を実行すればよいことから、各処理ユニットにおいて設定温度の安定化を図ることができる。
【００１３】
さらに、前処理ユニットと凍結処理ユニットの間および凍結処理ユニットと後処理ユニットの間で基板を装置内で搬送するようにしているので、搬送に要する時間管理が容易となり、洗浄処理にかかる各種パラメータを的確にコントロールすることが可能となっている。例えば、前処理ユニットから凍結処理ユニットに基板を搬送する際には、液膜が乾燥しないうちに基板の搬送を完了させたり、凍結処理ユニットから後処理ユニットに基板を搬送する際には、凍結後の液膜が融解しないうちに基板の搬送を完了させることが可能となっている。
【００１４】
ここで、前処理ユニットとしては、以下のような構成のものを採用することができる。すなわち、前処理ユニットの一例としては、前処理液を貯留した第１処理槽と、第１処理槽に貯留された前処理液に複数の基板を一括して浸漬させた後に該複数基板を前処理液から引上げる浸漬引上げ手段とを備えたものを採用することができる。この構成によれば、基板が第１処理槽に貯留された前処理液に浸漬された後に前処理液から引上げられることで、基板の被処理面に前処理液を付着させ、被処理面に前処理液の液膜を形成することができる。また、前処理ユニットの他の例としては、複数の基板の被処理面に向けて前処理液をシャワー状に噴出させる第１シャワーノズルを備えたものを採用することができる。この構成によれば、第１シャワーノズルから複数の基板の被処理面に向けて前処理液がシャワー状に噴出されることで、基板の被処理面に前処理液を付着させ、被処理面に前処理液の液膜を形成することができる。そして、上記したいずれの構成を採用しても、前処理ユニットを簡易に構成できるとともに、複数の基板に対して一括して前処理（液膜形成処理）を施すことが可能となり、前処理の処理効率を向上させることができる。
【００１５】
一方で、後処理ユニットには、汚染物質を被処理面から除去することが要求されていることから、後処理液に凍結処理後の基板を浸漬させるだけでは、汚染物質の除去性能が不足する。そこで、このような汚染物質の除去性能を向上させるために、後処理ユニットとしては、以下のような構成のものが採用されている。すなわち、後処理ユニットの一例として、複数の基板の被処理面に向けて後処理液をシャワー状に噴出させる第２シャワーノズルを備えたものが採用されている。このような構成によれば、シャワー状に噴出された後処理液の打撃力によって、凍結処理により被処理面に対する付着力の弱められた汚染物質を十分に除去することができる。
【００１６】
さらに、複数の基板を互いに離間させながら保持する基板保持手段と、基板保持手段を回転させる回転手段とを備えるように構成すると、基板の回転に伴う遠心力の作用により、被処理面から後処理液とともに汚染物質を基板外に効率良く排出させることができ、確実に汚染物質を基板から除去することができる。つまり、凍結処理により基板との付着力が低減された汚染物質が後処理液によって押し流されるとともに、遠心力によってその流速が高められ、基板からの汚染物質の除去を促進させることができる。
【００１７】
また、後処理ユニットの他の例としては、後処理液を貯留した第２処理槽と、後処理液を第２処理槽に導入する後処理液導入手段と、第２処理槽に貯留された後処理液に複数の基板を一括して浸漬させる浸漬手段と、第２処理槽に貯留された後処理液中に気泡を発生させる気泡発生手段とを備えたものを採用して、後処理液に浸漬された複数の基板の被処理面に向けて気泡発生手段により発生させた気泡を供給するように構成してもよい。この構成によれば、後処理液に浸漬された複数の基板の被処理面に気泡が供給されることで、汚染物質を効率良く被処理面から除去することができる。すなわち、(1)気体と液体（後処理液）との界面に汚染物質が集まり易い特性を利用して、被処理面に付着する汚染物質を気泡によって捕捉するとともに、(2)気泡に作用する浮力でもって捕捉した汚染物質を被処理面から除去することができる。つまり、凍結処理による被処理面に対する汚染物質の付着力の低下作用と、気泡による汚染物質の除去作用とにより、被処理面から汚染物質を効果的に除去することができる。このような気泡発生手段としては、例えばガス供給部から第２処理槽に貯留された後処理液にガスを供給することで該ガスを前記後処理液中でバブリングさせる構成を採用して、第２処理槽に貯留された後処理液中に気泡を発生させてもよい。また、第２処理槽に導入される後処理液にガスを過飽和に溶解させるガス溶解部を備えるように構成してもよい。この構成によれば、ガスを過飽和に溶解させた後処理液を第２処理槽に導入することで、第２処理槽に貯留された後処理液中に気泡を発生させることができる。このようなガス溶解部としては、例えば中空糸で構成された気体溶解膜を用いることができる。
【００１８】
また、この発明は、基板を洗浄処理する基板処理方法であって、上記目的を達成するため、前処理ユニットにおいて基板の被処理面に前処理液を塗布して前処理液による液膜を形成する液膜形成工程と、前処理液の液膜が形成された基板を、前処理ユニットから分離して設けられるとともに、内部に基板を収容可能な処理空間が形成された処理室を有する凍結処理ユニットに搬送する第１搬送工程と、凍結処理ユニットにおいて処理空間の温度を前処理液の凝固点よりも低い温度に低下させることによって液膜を凍結させる凍結工程と、凍結処理ユニットにより液膜が凍結された基板を、凍結処理ユニットから分離して設けられた後処理ユニットに搬送する第２搬送工程と、後処理ユニットにおいて基板の被処理面に後処理液を供給して凍結後の液膜を除去する膜除去工程とを備えたことを特徴としている。
【００１９】
このように構成された発明では、前処理ユニットから凍結処理ユニットへ、また凍結処理ユニットから後処理ユニットに基板を搬送させながら、各処理ユニットにおいてそれぞれ、前処理液による液膜形成処理、液膜の凍結処理、後処理液による膜除去処理を順に実行している。そのため、凍結処理ユニットは凍結処理を専門に実行することで、前処理ユニットと後処理ユニットとに冷熱が蓄えられることがない。したがって、後処理ユニットにおいて凍結後の液膜を基板から除去する際にも、必要以上に熱を付与する必要がなく、エネルギー効率を改善できるとともに後処理に要する処理時間を短縮することができる。
【００２０】
また、凍結処理ユニットでは、処理空間の温度を前処理液の凝固点よりも低い温度に低下させることによって液膜を凍結させている。このため、処理室に複数の基板を収容することによって該複数基板を一括して凍結処理させることも可能となる。しかも、凍結処理ユニットは凍結処理を専門に実行すればよいことから、熱エネルギー効率の改善および凍結処理に要する処理時間の短縮を図ることができる。したがって、洗浄処理の処理効率を向上させることができる。
【００２１】
さらに、液膜形成工程で、複数の基板に対して前処理液を同時に供給して複数基板の各々の被処理面に液膜を一括して形成し、膜除去工程で、複数の基板に対して後処理液を同時に供給して複数基板の各々の被処理面から凍結後の液膜を除去するように構成してもよい。この構成によれば、各処理ユニットにて上記したような熱サイクルを生じさせることなく処理時間の短縮を図りつつ、複数の基板に対して一括して処理を施すことにより、洗浄処理の処理効率を大幅に向上させることができる。
【００２２】
ここで、前処理ユニットから凍結処理ユニットへの基板の搬送は、基板の被処理面に形成された液膜が乾燥しないうちに実行するのが好ましい。このように基板が搬送されることで、基板の被処理面に形成された液膜の乾燥による液膜の厚みの変動を抑えて、凍結させる液膜の基板上に残留させる液量（液膜の厚み）を的確にコントロールすることができる。
【００２３】
また、凍結処理ユニットから後処理ユニットへの基板の搬送のタイミングは放置しないかぎり任意であるが、すなわち、凍結後の液膜が融解した状態で基板を搬送してもよいし、凍結後の液膜が融解しないうちに基板を搬送してもよい。ただし、後者のように凍結後の液膜が融解しないうちに搬送することで、凍結処理により基板から脱離した汚染物質が基板に再付着するのを確実に回避することができる。その結果、後処理ユニットにおいて、液膜（凍結後の液膜）とともに汚染物質を除去することが容易となり、汚染物質の除去率を向上させる点で有利である。
【００２４】
なお、本発明における「被処理面」とは、洗浄処理を施すべき面を意味しており、基板の両主面のうちデバイスパターンなどが形成された一方主面に対して洗浄処理を施す必要がある場合には、該一方主面が本発明の「被処理面」に相当する。また、他方主面に対して洗浄処理を施す必要がある場合には、該他方主面が本発明の「被処理面」に相当する。もちろん、両面実装基板のように両主面に対して洗浄処理を施す必要がある場合には、両主面が本発明の「被処理面」に相当する。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、前処理ユニットと凍結処理ユニットと後処理ユニットとが装置内に分離されて設けられ、前処理ユニットと凍結処理ユニットの間および凍結処理ユニットと後処理ユニットの間で基板を搬送することにより、各処理ユニットにおいて、前処理液による液膜形成処理、液膜の凍結処理、後処理液による膜除去処理を実行している。このため、凍結処理ユニットは凍結処理を専門に実行することで、前処理ユニットと後処理ユニットとに冷熱が蓄えられることがない。これにより、後処理ユニットにおいて凍結後の液膜を基板から除去する際にも、必要以上に熱を付与する必要がなく、エネルギー効率を改善できるとともに後処理に要する処理時間を短縮することができる。また、凍結処理ユニットでは、内部に処理空間が形成された処理室に基板を収容して処理空間の温度を前処理液の凝固点よりも低い温度に低下させることによって液膜を凍結させている。このため、処理室に複数の基板を収容することによって該複数基板を一括して凍結処理させることも可能となる。しかも、このように複数の基板を収容することによって処理空間の体積が大きくなった場合でも、凍結処理ユニットは凍結処理を専門に実行すればよいことから、処理空間の温度を昇降させる必要がない。したがって、熱エネルギー効率の改善および凍結処理に要する処理時間の短縮を図りながら、洗浄処理の処理効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
＜基板処理装置の一実施形態＞
Ａ．基板処理装置の全体構成
図１は、この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す斜視図である。また、図２は、図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面（本発明の「被処理面」に相当）に付着したパーティクルや各種金属不純物などの汚染物質を除去するための洗浄処理に用いられるバッチ式の基板処理装置である。より具体的には、デバイスパターンが形成された基板表面に前処理液を付着させて前処理液による液膜を形成した後に、該液膜を凍結させて、凍結後の液膜（凍結膜）に後処理液を供給することにより該凍結膜とともに汚染物質を除去する装置である。
【００２７】
この基板処理装置は、大きく分けてカセット載置部１００、基板Ｗに洗浄処理を施す洗浄処理部２００、カセット載置部１００と洗浄処理部２００との間で基板Ｗの搬送を行う基板搬送ロボット３００および基板移載装置たる基板移載部４００を備えている。なお、方向関係を明確にするために、図１中にＸＹＺ座標系を示している。
【００２８】
カセット載置部１００は、装置外部からカセットＣが搬入され載置されるカセット載置領域１０１、カセットＣの移載を行うカセット移載ロボット１０２およびカセットＣを洗浄するカセット洗浄機構１０３を有している。そして、未処理基板Ｗが収納されたカセットＣが装置外部からカセット載置領域１０１に搬入された後、適当なタイミングでカセット移載ロボット１０２が基板移載部４００にカセットＣを搬送する一方、このカセット移載ロボット１０２は、基板移載部４００に載置されている処理済み基板Ｗが収納されたカセットＣをカセット載置領域１０１に移載する。なお、こうしてカセット載置領域１０１に戻されたカセットＣは、その後、次の処理装置に搬出される。
【００２９】
基板移載部４００は、２つのカセットＣを載置可能に構成されたカセット載置台４０１を備えており、カセット移載ロボット１０２からカセットＣを２つ受取ることができるようになっている。カセット載置台４０１は、移動駆動源（図示せず）により図１中の矢印４０１Ｓにて示すようにＹ方向に移動可能とされるとともに、カセット載置台４０１に載置された２つのカセットＣをＺ方向に延びる軸回りに回転可能となっている。そして、各カセットＣから未処理の基板Ｗを上方（Ｚ方向）に突上げて２つのカセットＣ内の未処理基板Ｗの全てを基板搬送ロボット３００に移載する。また、基板搬送ロボット３００に保持されている処理済み基板Ｗを２つのカセットＣに分けて移載する。
【００３０】
基板移載部４００を介してカセットＣから未処理基板Ｗを受取った基板搬送ロボット３００は、洗浄処理部２００を構成する前処理を行う前洗浄ユニット１、凍結処理を行う凍結処理ユニット２、後処理を行う後処理ユニット３および基板Ｗを乾燥する乾燥処理ユニット４に順次搬送して一連のバッチ処理を基板Ｗに施した後、当該処理済み基板Ｗを上記のように基板移載部４００においてカセットＣに移載する。なお、このカセットＣについては、カセット移載ロボット１０２によってカセット載置領域１０１に戻される。
【００３１】
洗浄処理部２００を構成する前処理ユニット１、凍結処理ユニット２、後処理ユニット３および乾燥処理ユニット４は基板処理装置内で相互に分離して配置されている。そして、装置全体を制御する制御ユニット８からの動作指令に応じて基板搬送ロボット３００が前処理ユニット１と凍結処理ユニット２の間および凍結処理ユニット２と後処理ユニット３の間で基板Ｗを装置内で搬送することで装置内で一連の洗浄処理（液膜形成工程＋凍結工程＋膜除去工程）を実行する。また、基板搬送ロボット３００が後処理ユニット３と乾燥処理ユニット４との間で基板Ｗを装置内で搬送することで洗浄処理後の基板Ｗを乾燥させることが可能となっている。このように、この実施形態によれば、基板搬送ロボット３００が本発明の「搬送手段」として機能している。
【００３２】
この基板搬送ロボット３００は、Ｘ方向に移動可能とされるとともに、Ｙ方向に延びる一対の保持柱３０１を有している。そして、これらの保持柱３０１で基板Ｗの外縁部を保持することにより、基板Ｗを起立姿勢にて保持可能となっている。また、保持柱３０１は基板搬送ロボット３００の本体部３０２（保持駆動源）と接続されており、本体部３０２によってＹ方向に延びる軸回りに回転可能に構成されている。保持柱３０１のそれぞれの側面は、保持柱３０１の軸（Ｙ方向軸）を中心とする周方向に複数の保持面に分割されており、各保持面に複数の基板Ｗを起立姿勢にて保持するための溝がＹ方向に沿って複数個形成されている。このため、基板表面の状態等に応じて保持柱３０１を回転させることにより、保持面を切換えることが可能となっている。
【００３３】
この実施形態では、洗浄処理部２００に前処理ユニット１、凍結処理ユニット２、後処理ユニット３および乾燥処理ユニット４をそれぞれ１台ずつ配設しているが、各処理ユニットの数および配設位置はこれに限定されない。すなわち、処理タクトに合わせて処理ユニットの数を必要に応じて複数台配設するようにしてもよい。また、基板搬送ロボット３００についても同様に複数台配設して、例えば一方の基板搬送ロボットが前処理ユニット１から凍結処理ユニット２に複数基板Ｗを搬送している間に、他方の基板搬送ロボットが後処理ユニット３から乾燥処理ユニット４に別の複数基板Ｗを搬送させるように構成してもよい。さらに、前処理液および後処理液として共通の処理液を用いるとともに、前処理ユニット１と後処理ユニット３の構成の一部あるいは全部を共通化することにより、同一の処理ユニットを洗浄処理部２００に配設して該処理ユニットにおいて前処理液による液膜形成処理と後処理液による膜除去処理を実行するようにしてもよい。
【００３４】
Ｂ．洗浄処理部の構成
次に、図３を参照しつつ、前処理ユニット１について説明する。図３は、図１の基板処理装置に装備される前処理ユニット１の構成を示す図である。この前処理ユニット１は、基板に前処理液を供給することにより、基板表面に液膜を形成する処理（前処理）を実行する。前処理ユニット１は、本発明の「前処理液」として純水を貯留した処理槽１１（本発明の「第１処理槽」に相当）を備えている。半導体ウエハ等の基板Ｗは、処理槽１１内に搬入されることによって収容され、処理槽１１内で前処理が行われる。処理槽１１の内部には、複数の基板Ｗを起立姿勢で収容するリフタ１２が配置されている。このリフタ１２は、処理槽１１の内部位置（図３に示した位置）と処理槽１１の上方位置との間で昇降自在とされ、リフタ駆動機構１２ａによって昇降駆動される。また、リフタ１２は、複数の基板Ｗを保持するための３本の基板保持ガイド１３を備えている。３本の基板保持ガイド１３には、基板Ｗを保持するため、その長手方向（基板Ｗの表面に直交する方向）に沿って基板Ｗの外周縁部の一部とそれぞれ係合する複数の切欠状の保持溝が所定の間隔に配列して形成されている。
【００３５】
処理槽１１の内底部付近には、管状をなす２本の処理液供給ノズル１４が、それぞれ略水平方向に配設されている。これら処理液供給ノズル１４には、前処理液（純水）を吐出する複数個の吐出孔１５がそれぞれ形成されている。また、各処理液供給ノズル１４は処理液供給管１６を介して純水供給部１７に連通されており、制御ユニット８からの動作指令に応じて純水供給部１７から純水が圧送されると、各処理液供給ノズル１４から純水が処理槽１１に供給される。各処理液供給ノズル１４からそれぞれ吐出された純水は、左右両側から噴出した純水が槽中央部で上昇流を形成しつつ、槽上部の開口部からオーバーフローするようになっている。そして、このオーバーフローされる純水によって純水中に拡散する汚染物質を純水とともにオーバーフロー槽１９で受け、槽外に排出させるようになっている。
【００３６】
このような構成により、制御ユニット８からの動作指令に応じてリフタ駆動機構１２ａが下降駆動されると、複数の基板Ｗを収容したリフタ１２が処理槽１１の上方位置から下降する。これにより、複数基板Ｗが処理槽１１に貯留された純水に同時に浸漬される。その後にリフタ駆動機構１２ａが上降駆動され、リフタ１２が上昇すると、複数基板Ｗが処理槽１１に貯留された純水から引き上げられる。これにより、複数基板Ｗの各々の表面に純水を付着させ、該複数基板Ｗに対して基板表面に液膜（水膜）を一括して形成することが可能となっている。このように、この実施形態によれば、リフタ駆動機構１２ａが本発明の「浸漬引上げ手段」として機能している。
【００３７】
なお、前処理液としては、純水に界面活性剤を添加したものを用いてもよい。このような前処理液を用いることで、基板表面に付着する汚染物質が微細粒子であっても粒子表面の濡れ性を高めて基板Ｗと粒子との僅かな隙間にまで確実に前処理液を入り込ませることができる。これにより、後述する凍結処理において液膜を凍結させる際に、基板表面に付着する汚染物質の基板表面からの脱離を促進させることができる。このように、液膜中に界面活性剤を添加するためには、予め純水に界面活性剤を混合させておき、該混合液を処理液供給ノズル１４から処理槽１１に供給すればよい。
【００３８】
次に、図４を参照しつつ、凍結処理ユニット２について説明する。図４は、図１の基板処理装置に装備される凍結処理ユニット２の構成を示す図である。この凍結処理ユニット２は、基板表面に形成された液膜を凍結させる処理（凍結処理）を実行する。凍結処理ユニット２は、本発明の「処理室」として内部に複数の基板Ｗを収容可能な処理空間ＰＳが形成された処理槽２１を備えている。処理槽２１のサイズは前処理ユニット１に装備される処理槽１１および後述の後処理ユニット３に装備される処理槽３１のサイズと同等に構成してもよいし、凍結処理を実行するにあたって、液膜の凍結に適切なサイズに専用に構成するようにしてもよい。また、凍結処理ユニット２には、リフタ２２が処理槽２１の内部位置（図４に示した位置）と処理槽２１の上方位置との間で昇降自在に設けられ、リフタ駆動機構２２ａによって昇降駆動される。これにより、リフタ２２が有する基板保持ガイド２３によって複数の基板Ｗを保持した状態で、処理槽２１の上方位置と処理空間ＰＳに収容された位置とに複数基板Ｗを配置可能となっている。
【００３９】
処理槽２１の内壁面２１１は処理空間ＰＳを冷却する冷却面となっており、処理空間ＰＳを包囲するように内壁面２１１に沿って冷媒経路２４が形成されている。この冷媒経路２４の両端は冷媒供給部２５に接続されている。冷媒供給部２５は、冷媒を冷却させる冷却手段と、冷媒を冷媒経路２４に圧送して冷媒経路２４内を循環させるポンプ等の圧送手段を備える。このため、冷媒供給部２５から冷媒が供給され、冷媒経路２４を出た冷媒は再び冷媒供給部２５に帰還されるようになっている。なお、冷媒としては、内壁面２１１を介して処理空間ＰＳの温度を前処理液の凝固点より低い温度に冷却するものであればよい。
【００４０】
処理槽２１の上部は基板搬出入口となっており、シャッタ２６をシャッタ駆動機構２７により駆動することで開閉可能とされている。処理槽２１の上部を開放した状態において、その開放部分からリフタ駆動機構２２ａにより基板Ｗの搬出入を行う一方、処理槽２１の上部を閉鎖した状態で、処理槽２１内部の処理空間ＰＳを密閉空間にすることができる。また、密閉状態における処理空間ＰＳの冷却効率を高めるために処理槽２１の外壁およびシャッタ２６は断熱材２８により覆われている。
【００４１】
次に、図５を参照しつつ、後処理ユニット３について説明する。図５は、図１の基板処理装置に装備される後処理ユニット３の構成を示す図である。この後処理ユニット３は、後処理液を凍結膜に供給して該凍結膜を基板表面から除去する処理（後処理）を実行する。後処理ユニット３は、本発明の「後処理液」として洗浄液（純水または薬液）を貯留した処理槽３１（本発明の「第２処理槽」に相当）を備えている。この後処理ユニット３では、純水供給部３７と薬液供給部３８とがそれぞれミキシングユニット４１に接続されている。また、ミキシングユニット４１が処理液供給管３６を介して処理槽３１の内底部付近に配設された２本の処理液供給ノズル３４に連通されている。そして、制御ユニット８からの制御指令に応じて純水供給部３７と薬液供給部３８を作動させることでミキシングユニット４１から純水または薬液を選択的に処理槽３１に供給可能となっている。すなわち、純水供給部３７と薬液供給部３８を共に作動させると、薬液および純水がミキシングユニット４１に供給されて所定濃度の洗浄液が後処理液として調合される。そして、ミキシングユニット４１から洗浄液が処理液供給ノズル３４を介して処理槽３１に導入される。このように、この実施形態によれば、処理液供給ノズル３４が本発明の「後処理液導入手段」として機能している。
【００４２】
このような洗浄液としては、純水のほか、基板に対するエッチング量（被エッチング膜厚）を１オングストローム以下、好ましくは０．４オングストローム以下に抑えるために、例えばアンモニア濃度を極めて薄くした（１％以下）アルカリ水溶液などが用いられる。さらに、汚染物質の基板表面からの除去を促進させるために、洗浄液に界面活性剤を添加するようにしてもよい。なお、複数種類の薬液を使用する場合には、同様の構成を有する薬液供給部をそれぞれの薬液ごとに設ければよい。
【００４３】
また、前処理ユニット１と同様にして、リフタ３２が処理槽３１の内部位置（図５に示した位置）と処理槽３１の上方位置との間で昇降自在に設けられ、リフタ駆動機構３２ａによって昇降駆動される。これにより、基板保持ガイド３３に保持された複数基板Ｗを一括して処理槽３１に貯留された洗浄液に浸漬させることが可能となっている。また、処理液供給ノズル３４から吐出された洗浄液は上昇流を形成しつつ、槽上部の開口部からオーバーフローし、オーバーフロー槽３９で受けられる。このように、洗浄液をオーバーフローさせることにより、基板表面から脱離したパーティクル等の汚染物質を洗浄液とともに、槽外に排出させることが可能となっている。このように、この実施形態によれば、リフタ駆動機構３２ａが本発明の「浸漬手段」として機能している。
【００４４】
一方で、後処理ユニット３には、基板表面に付着した汚染物質を該基板表面から除去することが要求されていることから、洗浄液に凍結処理後の基板Ｗを浸漬させるだけでは、汚染物質の除去性能が不足する。そこで、このような汚染物質の除去性能を向上させるために、以下に示す構成が付加的に設けられている。すなわち、洗浄液に浸漬された複数基板Ｗの各々の基板表面に向けて気泡を供給可能な構成が付加的に設けられている。
【００４５】
処理槽３１の内底部であって、洗浄液中に浸漬された複数基板Ｗの下方には、ガス供給ノズル４２が複数本配設されている。ガス供給ノズル４２は複数基板Ｗの配列方向（基板表面に直交する方向）に沿って水平方向に延びるように形成されている。各ガス供給ノズル４２には、窒素ガス等の不活性ガスを吐出する複数個の吐出孔４３が開口されている。これらガス供給ノズル４３はガス供給管４４を介してガス供給部４５と連通されており、制御ユニット８の動作指令に応じてガス供給部４５から窒素ガスが圧送されると、処理槽３１に貯留された洗浄液に窒素ガスが供給される。これにより、窒素ガスによるバブリングが実行され、洗浄液中に気泡が発生する。そして、気泡に作用する浮力によって該気泡が洗浄液に浸漬された複数基板Ｗの表面に供給される。その結果、後述するようにして基板表面に付着する汚染物質が効率良く基板表面から除去される。このように、この実施形態によれば、ガス供給ノズル４３、ガス供給管４４およびガス供給部４５が本発明の「気泡発生手段」として機能している。
【００４６】
Ｃ．基板処理装置の動作
次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図６を参照しつつ詳述する。図６は、図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。基板処理装置への基板Ｗの搬入はカセットＣを介して行われ、複数の未処理基板Ｗを起立姿勢に平行配置して収容するカセットＣが搬送車（図示せず）などによりカセット載置領域１０１に載置される。カセットＣがカセット載置領域１０１に載置されると、これらカセットＣのうち２つのカセットＣがカセット移載ロボット１０２によりカセット載置台４０１に搬送される。そして、カセット載置台４０１が基板搬送ロボット３００の下方に移動して、複数基板Ｗの配列方向がＸ方向からＹ方向となるように向きを変えられる。そして、複数基板Ｗを突き上げて、２つのカセットＣ内の未処理基板Ｗの全てを搬出して基板搬送ロボット３００に受け渡す（ステップＳ１）。
【００４７】
未処理基板Ｗを受け取った基板搬送ロボット３００は、前処理ユニット１の前まで移動し、当該前処理ユニット１に基板Ｗを搬入する（ステップＳ２）。すなわち、前処理ユニット１に装備されたリフタ１２を処理槽１１の上方位置（基板受け渡し位置）に待機させておき、基板搬送ロボット３００がリフタ１２に基板Ｗを受け渡す。続いて、リフタ駆動機構１２ａの作動によりリフタ１２を下降させて基板Ｗを処理槽１１に貯留された純水に浸漬させる。その後、リフタ１２を上昇させて基板Ｗを処理槽１１に貯留された純水から引き上げる。これにより、複数基板Ｗの各々の表面に純水が付着して、該複数基板Ｗに対して基板表面に液膜（水膜）が一括して形成される（ステップＳ３；液膜形成工程）。
【００４８】
こうして、液膜形成処理が終了すると、リフタ１２から基板搬送ロボット３００に基板Ｗを受け渡す。そして、基板Ｗを受け取った基板搬送ロボット３００は、基板表面に形成された液膜が乾燥しないうちに基板Ｗを前処理ユニット１から凍結処理ユニット２へ装置内で搬送する（ステップＳ４；第１搬送工程）。凍結処理ユニット２では、処理槽２１の上方位置に待機していたリフタ２２が基板搬送ロボット３００から基板Ｗを受け取る。そして、リフタ駆動機構２２ａの作動によりリフタ２２を下降させて基板Ｗを処理槽２１内の処理空間ＰＳに収容した位置に配置させる。なお、このとき、シャッタ２６を開状態とし、処理槽２１の上部を開放した状態としておく。
【００４９】
制御ユニット８は、前処理ユニット１から凍結処理ユニット２への基板Ｗの搬送を所定の制限時間内で完了するように搬送時間の管理を行う。このように基板Ｗを搬送させることで、液膜の乾燥を抑え、基板表面に残留させる液膜の厚みを的確にコントロールすることができる。すなわち、現状では０．０６μｍ以上のサイズの汚染物質を管理対象としているが、実際に除去すべき汚染物質のサイズは０．０６μｍ以下から数μｍ以上の広い範囲に及んでいる。そのため、除去対象となる汚染物質のサイズと同等以上に液膜の厚みをコントロールすることが好ましい。この場合には、汚染物質を効果的に基板から除去するために、少なくとも数十μｍ、好ましくは数百μｍ以上の液膜を残留させるのが好ましい。
【００５０】
処理槽２１内に基板Ｗが収容されると、シャッタ２６が閉じられる。ここで、処理槽２１内の処理空間ＰＳは空間全体の温度が前処理液（純水）の凝固点よりも低い温度に冷却されていることから、複数基板Ｗの各々の表面に付着している液膜が同時に凍結される（ステップＳ５；凍結工程）。このとき、液膜が体積膨張（摂氏０℃の水が摂氏０℃の氷になると、その体積はおよそ１．１倍に増加する）することによって、基板Ｗに付着している汚染物質は微小距離だけ移動する。すなわち、基板表面と汚染物質の間に入り込んだ液膜の体積が増加することによって汚染物質が微小距離だけ基板表面から離れる。その結果、基板Ｗと汚染物質との間の付着力が低減され、さらには汚染物質が基板表面から脱離することとなる。そのため、後述する後処理ユニット３にて後処理されることで、容易に基板表面に付着する汚染物質を除去できる状態となっている。しかも、汚染物質と基板Ｗとの間には処理液（純水）が侵入しているが、基板表面に形成されたデバイスパターンは基板と一体となって密着しているため、そのパターンと基板の下地との間には処理液が侵入しない。そのため、パターンを剥離あるいは倒壊させることなく、汚染物質のみを選択的に優先して、基板表面から除去することができる。
【００５１】
このように、この実施形態では、凍結処理ユニット２は凍結処理を専門に実行している。このため、複数基板Ｗを連続して凍結処理する際に、処理空間ＰＳの温度を前処理液の凝固点よりも低い温度に継続して保つことで、処理空間ＰＳの温度を安定させるとともに、凍結処理に要する時間を短縮することが可能となっている。
【００５２】
所定時間の経過後、液膜の凍結が完了すると、制御ユニット８は、シャッタ２６を開き、リフタ２２を処理槽２１の上方位置まで上昇させ、液膜凍結後の基板Ｗを基板搬送ロボット３００に受け渡す。なお、処理槽２１から基板Ｗが搬出されると、処理空間ＰＳの温度を上記した温度に安定化させるため、次の基板Ｗが前処理ユニット１から搬送されてくるまでシャッタ２６が閉じられる。
【００５３】
続いて、基板搬送ロボット３００は、液膜凍結後の基板Ｗを凍結処理ユニット２から後処理ユニット３へ装置内で搬送する（ステップＳ６；第２搬送工程）。ここで、凍結処理ユニット２から後処理ユニット３への基板Ｗの搬送のタイミングは放置しないかぎり任意である。すなわち、凍結膜（氷膜）が融解してから基板Ｗを搬送してもよいし、凍結膜が融解しないうちに基板Ｗの搬送を完了してもよい。ただし、後者のように凍結状態にある被膜が完全に融解しないうちに基板Ｗを搬送することで、凍結処理によって一旦基板Ｗから脱離した汚染物質が基板Ｗに再付着するのを確実に回避することができる。したがって、制御ユニット８は、凍結膜が融解しないうちに基板搬送ロボット３００が基板Ｗの搬送を完了するように搬送時間を管理することが好ましい。
【００５４】
基板搬送ロボット３００により凍結後の基板Ｗが後処理ユニット３に搬送されると、後処理ユニット３では、処理槽３１の上方位置に待機していたリフタ３２が基板搬送ロボット３００から基板Ｗを受け取り、リフタ駆動機構３２ａの作動によりリフタ３２を下降させる。これにより、凍結後の複数基板Ｗが処理槽３１に貯留された洗浄液に一括して浸漬され、該複数基板Ｗの各々の表面に洗浄液が同時に供給される。その結果、基板表面の凍結膜が洗浄液によって解凍されるとともに、処理槽３１内で対流する洗浄液および洗浄液中の気泡によって基板表面から汚染物質を含む凍結膜が除去される（ステップＳ７；膜除去工程）。すなわち、ガス供給ノズル４３からの窒素ガスによるバブリングによって処理槽３１に貯留された洗浄液中には気泡が発生されるとともに、該気泡が基板表面に向けて供給される。このような気泡は、(1)気体と液体（洗浄液）との界面に汚染物質が集まり易い特性を有することから、基板表面に付着する汚染物質を気泡によって捕捉するとともに、(2)気泡に作用する浮力でもって捕捉した汚染物質を基板表面から除去することができる。その結果、凍結処理による基板表面に対する汚染物質の付着力の低下作用と、気泡による汚染物質の除去作用とにより、基板表面から汚染物質を効果的に除去することができる。なお、基板表面から除去された汚染物質は処理槽３１からオーバーフローされる洗浄液とともに槽外に排出される。
【００５５】
また、基板Ｗの全体が洗浄液に浸漬されていることから、基板の裏面についても洗浄液および気泡の作用によって洗浄され、基板表面のみならず、基板Ｗの全体から汚染物質が除去される。
【００５６】
こうして、一連の洗浄処理（液膜形成工程＋凍結工程＋膜除去工程）が完了すると、リフタ３２を上昇させて処理槽３１の上方位置で基板搬送ロボット３００に基板Ｗを受け渡す。そして、基板搬送ロボット３００は基板Ｗを乾燥処理ユニット４に搬送する。乾燥処理ユニット４は、乾燥室４１と、乾燥室４１の内部空間と乾燥室４１の上方位置との間を昇降するリフタ（図示せず）を備えている（図１）。そして、リフタは基板Ｗを基板搬送ロボット３００から受け取って乾燥室４１にて基板Ｗを乾燥させ、再び基板搬送ロボット３００へと乾燥後の基板Ｗを受け渡す（ステップＳ８）。なお、乾燥処理ユニット４としては、乾燥室４１内を加熱および／または減圧することで基板Ｗを乾燥させるものであってもよいし、蒸気乾燥させるものであってもよい。
【００５７】
そして、乾燥された基板（処理済み基板）Ｗを受け取った基板搬送ロボット３００は、基板移載部４００の上方へと基板Ｗを搬送して、カセット載置台４０１へ基板Ｗを受け渡す。そして、カセット載置台４０１上の２つのカセットＣに分けて処理済み基板Ｗを搬入する（ステップＳ９）。その後、カセットＣはカセット移載ロボット１０２によりカセット載置領域１０１へと移載される。なお、基板Ｗが洗浄処理部２００にて洗浄処理されている間にカセット載置台４０１上の空のカセットＣはカセット移載ロボット１０２により搬送されてカセット洗浄機構１０３にて洗浄され、再びカセット載置台４０１に載置されている。したがって、処理済み基板Ｗは洗浄されたカセットＣに収容されることとなる。
【００５８】
以上のように、この実施形態によれば、前処理ユニット１、凍結処理ユニット２および後処理ユニット３を装置内に分離して設けるとともに、前処理ユニット１から凍結処理ユニット２へ、さらに凍結処理ユニット２から後処理ユニット３へ基板搬送ロボット３００が基板Ｗを装置内で搬送することにより、洗浄処理（液膜形成工程＋凍結工程＋膜除去工程）を実行している。このため、凍結処理ユニット２は凍結処理を専門に実行することで、前処理ユニット１と後処理ユニット３とに冷熱が蓄えられることがない。したがって、後処理ユニット３において凍結後の液膜を基板Ｗから除去する際にも、必要以上に熱を付与する必要がなく、エネルギー効率を改善できるとともに後処理（膜除去処理）に要する処理時間を短縮することができる。
【００５９】
また、この実施形態によれば、凍結処理ユニット２は処理空間ＰＳの温度を前処理液（純水）の凝固点よりも低い温度に低下させることによって液膜（水膜）を凍結させている。したがって、複数の基板Ｗを収容することによって処理空間ＰＳの体積（処理槽２１の容積）が大きくなった場合でも、凍結処理ユニット２は凍結処理を専門に実行すればよいことから、処理空間ＰＳの温度を昇降（熱あるいは冷熱を付与）させる必要がない。したがって、熱エネルギー効率の改善および凍結処理に要する処理時間の短縮を図りながら、洗浄処理の処理効率を向上させることができる。さらに、各処理ユニットにおいて、複数の基板Ｗに対して一括して処理を施しているので、処理効率が相乗的に高められている。
【００６０】
また、この実施形態によれば、製造プロセスにおいて、前処理（液膜形成処理）、凍結処理および後処理（膜除去処理）の一連の洗浄処理を繰り返して実行する際にも、各処理ユニットごとに適した温度で処理を実行すればよいことから、同一の処理室内で洗浄処理を実行していた従来技術のように、処理空間において熱サイクルが生じることもない。したがって、従来技術に比べて各処理ごとの処理時間を大幅に短縮できるとともに、エネルギー効率を改善することができる。しかも、各処理ユニットは、各処理ユニットごとに設定された所定の温度で処理を実行すればよいことから、各処理ユニットにおいて設定温度の安定化を図ることができる。
【００６１】
また、この実施形態によれば、前処理ユニット１と凍結処理ユニット２の間および凍結処理ユニット２と後処理ユニット３の間で基板Ｗを装置内で搬送するようにしているので、搬送に要する時間管理が容易となり、洗浄処理にかかる各種パラメータを的確にコントロールすることが可能となっている。つまり、この実施形態によれば、装置内において一連の洗浄処理（液膜形成工程＋凍結工程＋膜除去工程）の各工程を担う処理ユニットを分離しながら、装置全体を制御する制御ユニット８が、基板搬送ロボット３００による搬送時間および各処理ユニットにおける洗浄パラメータ（処理液による処理時間、凍結時間など）をコントロールすることが可能となっている。そのため、一連の洗浄処理を効率良く、的確に実行することができ、処理時間を短縮するとともに、基板Ｗを良好に洗浄することができる。
【００６２】
特に、基板Ｗの搬送に関して、前処理ユニット１から凍結処理ユニット２への基板Ｗの搬送を基板表面に形成された液膜が乾燥しないうちに実行させることで、液膜の乾燥による液膜の厚みの変動を抑えて、凍結処理される基板上に残留させる液量（液膜の厚み）を的確にコントロールすることができる。また、凍結処理ユニット２から後処理ユニット３への基板Ｗの搬送を凍結膜が融解しないうちに実行させることで、凍結処理により基板Ｗから脱離した汚染物質が基板Ｗに再付着するのを確実に回避して、汚染物質の除去率を向上させることができる。
【００６３】
また、この実施形態によれば、後処理ユニット３において、処理槽３１に貯留された洗浄液をオーバーフローさせるとともに、洗浄液に浸漬された複数の基板Ｗの表面に向けて気泡を供給している。このため、凍結膜中で基板表面に対する付着力が弱められた汚染物質および基板表面から脱離した汚染物質を気泡による汚染物質の除去作用によって効果的に基板表面から除去することができる。すなわち、基板表面に付着する汚染物質を気泡によって捕捉するとともに、気泡に作用する浮力でもって捕捉した汚染物質を基板表面から効率良く除去することができる。
【００６４】
＜その他＞
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、前処理ユニット１として、処理槽１１に貯留された前処理液に複数の基板Ｗを一括して浸漬させた後、該複数基板Ｗを引き上げることで各基板Ｗの表面に液膜を形成しているが、液膜形成方法はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、基板表面に前処理液をシャワー状に供給して基板表面に液膜を形成するようにしてもよい。
【００６５】
図７は、前処理ユニットの変形形態を示す図である。この前処理ユニット１Ａは、処理槽５１の上部近傍に、シャワーノズル５２を備えている。シャワーノズル５２は処理槽５１に収容された基板Ｗを挟み込むように２本設けられており、各シャワーノズル５２は複数基板Ｗの配列方向（基板表面に直交する方向）に沿って水平方向に延びるように形成されている。これらシャワーノズル５２はそれぞれ処理液供給管５３を介して純水供給部５４と連通されており、制御ユニット８の動作指令に応じて純水供給部５４から純水が圧送されると、各シャワーノズル５２から基板表面に向けて純水がシャワー状に噴出される。これにより、複数基板Ｗの各々の表面に同時に純水が供給され、該複数基板Ｗの表面に液膜を一括して形成することができる。なお、基板表面に付着することなく処理槽５１の下方に導かれた純水は処理槽５１の底部に設けられた排液口５５よりドレンされる。この実施形態によれば、シャワーノズル５２が本発明の「第１シャワーノズル」として機能する。
【００６６】
以上のように、基板Ｗの前処理液への浸漬・前処理液からの引き上げによって基板表面に液膜を形成してもよいし、基板Ｗに向けて前処理液をシャワー状に供給して基板表面に液膜を形成するようにしてもよい。いずれの構成を採用しても、前処理ユニットを簡易に構成できるとともに、複数の基板Ｗに対して一括して前処理（液膜形成処理）を施すことが可能となり、前処理の処理効率を向上させることができる。
【００６７】
また、後処理ユニット３についても、図７に示す構成を用いて、基板表面に後処理液をシャワー状に供給して凍結後の液膜を基板表面から除去するようにしてもよい。凍結処理後に処理槽５１内に収容された複数基板Ｗに対してシャワーノズル５２からシャワー状に後処理液が同時に供給されることで、複数基板Ｗの各々の表面から凍結後の液膜が除去される。このような構成によれば、シャワー状に噴出された後処理液の打撃力によって、凍結処理により基板表面に対する付着力の弱められた汚染物質を十分に除去することができる。したがって、この場合、汚染物質を除去する観点から、シャワーノズル５２からの吐出圧を調整しておくことが好ましい。この実施形態では、シャワーノズル５２が本発明の「第２シャワーノズル」として機能する。
【００６８】
さらに、後処理ユニットとして、図８に示すように、基板Ｗを回転させながら基板表面に後処理液をシャワー状に供給するようにしてもよい。図８は、後処理ユニットの変形形態を示す図である。この後処理ユニット３Ａは、処理室６１を備えており該処理室６１の内部で、複数の基板Ｗを一括して回転させながら該複数基板Ｗの各々の表面に後処理液をシャワー状に供給することが可能となっている。処理室６１は、基板搬送ロボット３００により処理室６１内に搬入された複数の基板Ｗを起立姿勢で保持した状態で収容する。すなわち、複数の基板Ｗが互いに離間し、しかも水平方向に整列した状態でキャリア６２によって保持されている。キャリア６２は、本発明の「基板保持手段」として機能し、盤状のキャリア本体６２１と、キャリア本体６２１に水平方向に延びるように立設された、複数の基板Ｗを保持するための例えば３本の基板保持コラム６２２を備えている。３本の基板保持コラム６２２には、基板Ｗを保持するため、その長手方向（水平方向）に沿って基板Ｗの外周縁部の一部とそれぞれ係合する複数の切欠状の保持溝が所定の間隔に配列して形成されている。
【００６９】
また、キャリア６２には、スピンモータ６３（本発明の「回転手段」に相当）が繋がっておりスピンモータ６３の駆動により水平方向に延びる軸回りに回転可能となっている。すなわち、その一端がスピンモータ６３の回転軸に連結された回転支軸６４の他端がキャリア本体６２１に接続されており、スピンモータ６３の駆動により基板保持コラム６２２に保持された基板Ｗが水平方向に延びる軸回りに回転する。これにより、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗに付着する液体成分が基板外に振り切られる。なお、処理室６１の底部には、排液ポート６５が設けられており、基板外に振り切られた液体成分を排液ポート６５から室外にドレンすることが可能となっている。
【００７０】
また、処理室６１内の雰囲気を制御するために、窒素ガス供給部６６が流量制御部６７を介して処理室６１の内部空間と連通されている。その一方で、処理室６１は排気ポート６８を介して処理室６１内の雰囲気を室外に排気可能とされている。そのため、後処理（膜除去処理）を実行する間に、基板表面に不所望な酸化膜等が形成されたり、ミスト状の洗浄液が基板表面に付着したりするのが防止される。
【００７１】
さらに、処理室６１の上面には、２本のシャワーノズル６９（本発明の「第２シャワーノズル」に相当）が複数の基板Ｗを左右から挟み込む形で取り付けられている。これらシャワーノズル６９は、処理液供給管７０を介してミキシングユニット７１に接続されている。また、ミキシングユニット７１には、純水供給部７２と薬液供給部７７とがそれぞれ接続されている。そして、制御ユニット８からの制御指令に応じて純水供給部７２と薬液供給部７３を作動させることでミキシングユニット７１を介して純水または薬液を選択的にシャワーノズル６９に圧送可能となっている。すなわち、純水供給部７２と薬液供給部７３を共に作動させると、薬液および純水がミキシングユニット７１に供給されて所定濃度の洗浄液が後処理液として調合される。そして、シャワーノズル６９から洗浄液がシャワー状に複数基板Ｗに向けて噴出する。
【００７２】
この構成によれば、シャワー状に噴出された洗浄液の打撃力と基板Ｗの回転に伴う遠心力の作用とにより、基板表面から洗浄液とともに汚染物質を基板Ｗから効率良く排出させることができ、確実に汚染物質を基板Ｗから除去することができる。つまり、凍結処理により基板Ｗとの付着力が低減された汚染物質がシャワー状に噴出された洗浄液によって押し流されるとともに、遠心力によってその流速が高められ、基板Ｗからの汚染物質の除去を促進させることができる。
【００７３】
また、上記実施形態では、後処理ユニット３として、窒素ガスを処理槽３１に貯留した洗浄液に供給することで、該窒素ガスを洗浄液中でバブリングさせることにより洗浄液中に気泡を発生させているが、気泡発生手段はこれに限定されない。例えば、図９に示すように、後処理ユニット３Ｂにおいて、処理液供給ノズル３４とミキシングユニット４１との間に、ガス溶解部４８を処理液供給管３６に介装するように構成してもよい。このガス溶解部４８にはガス供給部４９が接続されており、制御ユニット８の動作指令に応じてガス供給部４９を作動させることで窒素ガス等の不活性ガスをガス溶解部４８に送り込み、ミキシングユニット４１から処理液供給ノズル３４に圧送される洗浄液に窒素ガスを過飽和に溶解させることが可能となっている。このようなガス溶解部４８としては、例えば中空糸で構成された気体溶解膜を用いることができる。なお、その他の構成は上記実施形態で説明した後処理ユニット３と同様である。このような構成によっても、窒素ガスを過飽和に溶解させた洗浄液を処理槽３１に導入することで、処理槽３１に貯留された洗浄液中に気泡を発生させることができ、上記実施形態と同様な作用効果が得られる。このように、この実施形態によれば、ガス溶解部４８およびガス供給部４９が本発明の「気泡発生手段」として機能する。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などを含む基板全般に対して洗浄処理を施す基板処理装置および基板処理方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。
【図３】図１の基板処理装置に装備される前処理ユニットの構成を示す図である。
【図４】図１の基板処理装置に装備される凍結処理ユニットの構成を示す図である。
【図５】図１の基板処理装置に装備される後処理ユニットの構成を示す図である。
【図６】図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】前処理ユニットの変形形態を示す図である。
【図８】後処理ユニットの変形形態を示す図である。
【図９】後処理ユニットの別の変形形態を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１，１Ａ…前処理ユニット
２…凍結処理ユニット
３，３Ａ，３Ｂ…後処理ユニット
１１…処理槽（第１処理槽）
１２ａ…リフタ駆動機構（浸漬引上げ手段）
２１…処理槽（処理室）
３１…処理槽（第２処理槽）
３２ａ…リフタ駆動機構（浸漬手段）
３４…処理液供給ノズル（後処理液導入手段）
４３…ガス供給ノズル（気泡発生手段）
４４…ガス供給管（気泡発生手段）
４５，４９…ガス供給部（気泡発生手段）
４８…ガス溶解部（気泡発生手段）
５２…シャワーノズル（第１シャワーノズル、第２シャワーノズル）
６２…キャリア（基板保持手段）
６３…スピンモータ（回転手段）
６９…シャワーノズル（第２シャワーノズル）
３００…基板搬送ロボット（搬送手段）
ＰＳ…処理空間
Ｗ…基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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